三级撞击式多功能空气采样器制造技术

一种由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级采样装置和基体连接成的三级撞击式多功能空气采样器，既能作空气微生物采样，又可作大气粉尘采样，并能模拟人鼻腔、气管支气管和肺泡阻留污染粒子的状况，用以判断对人危害程度。Ⅲ级采样装置上各喷嘴的位置和数目按整数倍比递增法布局，使采集面各处捕获粒子的数目密度均匀一致，只需测定很小面积中的粒数，即可准确算出总粒子数。各连接处均有两层尺寸一致的密封垫圈，采空气微生物用两层，采大气粉尘用一层。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及大气污染监测的一种三级撞击式多功能空气采样器。大气污染包括生物污染与非生物污染两大类，前者如空气中的微生物和空气过敏原(如花粉等)，后者如空气中的粉尘。这些污染物都一定程度地对人体健康和工农林牧生产带来危害。为了监测这些污染物，国际上曾研制过多种采样器，其中应用最广泛的是撞击式空气采样器。它是利用抽气泵，在采样器的前后造成压差，迫使一定量的空气流经圆孔形的或狭缝形的喷嘴，以形成高速气流，使悬浮于其中的污染物粒子也随之加速，产生一定的动能，当其动能(mv)足以克服喷嘴和与其相对的采集面之间空气层的阻力时，该粒子便能撞击于涂有粘性介质的采集面而被捕获下来，如果粒子的质量偏小，在这种流速下所产生的动能，不足以克服该空气层的阻力时，便不能达到采集面而将随气流漂走。如果还要将这部分逃逸的小粒子再采集下来，则须使气流通过面积更小的下一级喷嘴，以形成更高的气流速度，使粒子获得足于克服空气层阻力的动能，而撞击于第二级采集面上，依此类推。也可一开始就设计好能把所需采集的最小粒子的气流速度，将所有粒子捕获于单级采集面上。已有的撞击式空气采样器，只能作空气微生物采样或只能作大气粉尘采样，而现代大气污染的监测，这两类污染物都要进行采集和测定，这样就要分别携带多种仪器，不仅耗费较多资金，也带来诸多不便。其次，已有的这些采样器，绝大部分只有单级采样装置。所有不同大小的污染物粒子都捕获在同一采集面上，不能把不同大小范围的粒子，区别捕获于不同的采集面，供分别测定。而不同大小范围的粒子，对其能否进入内呼吸道产生危害和危害程度如何是有直接关系的。例如，空气动力学直径≥10μm的粒子，就被阻留在人的鼻腔而不能进入内呼吸道产生危害；直径＜10μm至＞3μm的粒子虽能进入内呼吸道，但主要阻留于人的气管一支气管区，由于此处具有对阻留粒子的很好排清功能，对人的危害比较小；而直径＜3μm的粒子则主要阻留于肺泡区，危害最大。此外，这种单级采样器捕获的粒子，在采集面上分布不匀，有的重叠堆集，有的稀疏分散，不利于粒子数量、大小和形状的准确快速测定。个别采样器，如Andersen采样器，虽能区别采集不同大小范围的粒子，但采样装置多达6级或8级，每级400个圆孔喷嘴，喷嘴孔径逐级变小，共需精确加工孔径为1.18mm至0.25mm的2400个或3200个孔，不仅难度大，结构复杂，价格昂贵，而且使用也不方便。此外由于喷嘴和与其相对的采集面都是固定不动的，喷嘴射出的粒子总是撞击在固定的细小采集点上，容易造成捕获粒子的重叠堆集，难于正确测定所捕获粒子的数目、大小和形状。本技术的目的是提供一种三级撞击式多功能空气采样器，它不仅能采集空气中的微生物粒子，也能采集空气中的粉尘粒子，而且能模拟人的鼻腔、气管一支气管和肺泡对空气中不同大小范围粒子的阻留状况，并能保证各级采集面捕获的粒子不重叠堆集，而便于粒子大小、形状和数目的准确快速测定。本技术的目的是这样实现由I级、II级、III级三个圆形空气采样装置和基体自上而下串连而成，这4个部件都通过螺纹相互连接，在连接处均有两层尺寸相同的密封垫圈，厚度都规定为2mm。采空气微生物时用两层垫圈，采大气粉尘时用一层垫圈，每级采样装置各有其自身的喷嘴机构和与其面面相对的采样皿。喷嘴机构由喷嘴及喷嘴座组成。采样皿为圆形浅皿，皿的内底面为采集面。由于I级和II级采集的粒子为数较少，约分别为所有三级采集粒子总数的0.02％和0.05％，粒子重叠机率极微，故I级和II级的采集面设计成固定不转的。而III级采集的粒子数量很大，约占所有三级采集粒子总数的99.93％，故其采集面设计为旋转的，并以简易的风动叶轮机构，利用采样后外排的气流通过圆形横隔板上的三个相互分开120°，并与板面呈45°角的送风斜缝所造成旋动气流，驱动叶轮轴承上端托架上的采样皿旋转。I级采样装置的喷嘴为位于该喷嘴座中心的一小段圆管；II级的喷嘴为位于其碟形喷嘴座底面的多个均布小圆孔；III级喷嘴是按整数倍比递增法布局，安排在其碟形喷嘴座底面上的多个小圆孔，即各小圆孔是分布在以该底面的中心为圆心，半径按整数倍比递增的各圆圈上。设第一圈半径为a，则第二圈半径为2a，第三圈为3a，依此类推，各圈上的小圆孔数目也按整数倍比递增的方法安排。设第一圈的孔数为b，则第二圈为2b，第三圈为3b，依此类推。所有各圈上相邻孔的中心弧距相等。孔的中心应在圈线上。这种喷嘴布局加上III级采样皿的旋转，使采样过程中撞击在采集面上多达千万级数量的＜3μm直径粒子能均匀分布于采集面上，且不会重叠堆积。本技术具有以下优点(一)、功能多。既可作空气中微生物粒子，也可作空气中粉尘粒子的采样，并可模拟人的鼻腔、气管一支气管和肺泡对粒子的阻留状况，作为评估被测污染物对人体的可能危害程度；(二)、由于III级采样装置的喷嘴进行了特殊布局设计和III级采样皿设计成能旋转的，克服了已有同类型采样器采集面上粒子重叠堆集的缺点，使污染物粒子形状、大小和数目测定的精确度得到明显提高，而且能保证采集面各处的粒子数目密度均匀一致，从而可以仅测定采集面上任一很小面积(例如总面积的1/30000)内的粒子数目，即可准确计算出整个采集面上高达107级的粒子总数，并在7min内完成。以下结合附图及实施例对本技术进一步说明。附图说明图1是本技术纵剖面构造图。图2是本技术III级喷嘴各小圆孔的布局图。图3是横隔板上三个送风斜缝的俯视图。图4是图3A-A的剖面图。图中1.II级喷嘴座；2.I级喷嘴座；3.II级采样皿；4.III级喷嘴座；5.I级采样皿；6.I级圆管形喷嘴；7.II级圆孔喷嘴；8.横隔板；9.叶轮；10.采样皿支承磴；11.密封垫圈；12.基体；13.送风斜缝；14，20.带簧片的采样皿支承磴；15.排气嘴；16.轴承；17.III级圆孔喷嘴；18.III级采样皿；19.III级采样皿旋转托架。下面结合图1、图2、图3和图4具体说明依据本技术提出的I级、II级、III级采样装置与基体的细节和组合方式。I级采样装置由I级圆管形喷嘴(6)和与其连在一起的倒置圆皿形1级喷嘴座(2)及I级采样皿(5)组成。II级采样装置由一组II级圆孔喷嘴(7)和碟形II级喷嘴座(1)及II级采样皿(3)组成。III级采样装置由按整数倍比递增法布局的一组圆孔喷嘴(17)，碟形III级喷嘴座(4)、III级采样皿(18)和III级采样皿的风动叶轮旋转机构组成；III级采样皿的风动叶轮旋转机构由III级采样皿旋转托架(19)和与其相连的轴承(16)、固定于轴承下端的一组叶轮(9)以及圆形横隔板(8)周边的3个相互分开120°并与板面呈45°角的送风斜缝(13)构成。III级采样皿的旋转是通过采样时，流经3个送风斜缝所形成的旋动气流，推动叶轮旋转，从而带动III级采样皿旋转托架上的III级采样皿旋转。基体(12)下端呈漏斗状并具有一排气嘴(15)，可与抽气泵(图中未给出)相连接。权利要求1.一种由I、II、III、三级采样装置和基体4个部件，按从上而下顺序，通过螺纹连接而成的圆管形三级撞击式多功能空气采样器，其特征是在各部件相互连接处都有密封垫圈，每级采样装置均由各自的喷嘴、喷嘴座和采样皿组成，II本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、三级采样装置和基体４个部件，按从上而下顺序，通过螺纹连接而成的圆管形三级撞击式多功能空气采样器，其特征是：在各部件相互连接处都有密封垫圈，每级采样装置均由各自的喷嘴、喷嘴座和采样皿组成，Ⅲ级采样装置中的采样皿具有使其旋转的风动叶轮旋转机构，在Ⅲ级采样装置与基体之间有一横隔板。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：戴景林，
申请(专利权)人：戴景林，邓继先，卢建申，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]